JP2004018996A - 真空成膜装置での基板温度測定方法、及び真空成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜時外に、基板ホルダ3の上面に絶縁物5を介して取り付けられた熱電対6と、基板4表面に取り付けられた熱電対12とにより夫々検出される温度の相関関係を取得しておく。成膜時には、基板ホルダ3の上面3bに絶縁物体5を介して取り付けられた熱電対6を用いて温度を検出し、検出した温度と前記相関関係とに基づき、基板4の表面温度を取得する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置での基板温度測定方法、及び真空成膜装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般の真空成膜装置は、真空チャンバの内部空間の所定位置に、基板を支持するための基板ホルダ,成膜される膜の原料たるターゲットを載置する坩堝などが配置されている。そして、坩堝に載置された膜の原料を電子銃などを用いて蒸発させることにより、基板表面に前記原料を蒸着させ、膜を生成させる。
【0003】
また、真空成膜装置を用いて基板表面に金属膜を形成する方法として、イオンプレーティング法という方法が知られている。該イオンプレーティング法を用いる場合、例えば基板ホルダと真空チャンバとを夫々電極にし、RF電源を用いて両電極間に高周波の交流電圧を印加する。これにより、基板ホルダ及び真空チャンバの間で生じる高周波電界によって真空チャンバ内にプラズマが生成される。膜の原料として用いられる金属は、上述したように電子銃から射出される電子ビームよって加熱されて蒸発する。更に、蒸発した金属は、前記プラズマ中を通過することにより励起され、負にバイアスされた基板ホルダに積載される。このように多数の金属が基板上に積載されることにより、基板表面には金属薄膜が形成される。
【0004】
ところで、真空成膜を行う場合、基板の温度は成膜される膜質に影響を及ぼす要因となるため、成膜中に基板温度を監視することが望ましい。例えば、半導体素子に用いるアルミ,銅などの金属膜配線の場合、表面が窒化チタン等からなるバリア層で覆われたシリコン基板上の溝に金属膜を成膜することにより、配線を形成する。しかしながら、成膜時に基板の温度が比較的高くなった場合、成膜された金属の一部がバリア層を破って拡散し、基板をなすシリコンと反応してしまう可能性がある。
【0005】
このような事情から、真空成膜中の基板の温度を測定するため、種々の測定方法が用いられている。例えば、基板ホルダに支持される基板の表面に熱電対の温接点を直接取り付け、該熱電対の出力電圧に基づいて前記基板の表面の絶対温度を測定する方法(以下、「第1の方法」という)、真空チャンバに設けられたビューイングポートを介し、真空チャンバの外部から、放射温度計を用いて基板表面から発せられる赤外線量を検出することにより、基板表面の相対温度を測定する方法(以下、「第2の方法」という)などが用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第1の方法による場合、基板表面に熱電対を直接的に取り付けるため、基板表面に形成される金属膜中に不純物が混入する可能性があり、好ましくない。また、基板表面に熱電対を取り付けてあるため、該熱電対にも成膜され、温度の測定精度が低下する場合がある。更に、基板ホルダを電極とするイオンプレーティング法では、熱電対の取り付け箇所から異常放電が生じるため、基板表面に直接的に熱電対を取り付けることができない。
【0007】
また、第2の方法を用いる場合、蒸発される膜の原料がビューイングポートに付着するため、時間の経過と共に、測定される温度と実際の温度との誤差が拡大するという問題がある。また、得られる温度は相対的なものであり、膜の原料を変える度に校正する必要があり、この作業は煩瑣である。
【0008】
そこで、本発明は、イオンプレーティング法など、基板ホルダを電極とする真空成膜時においても基板の温度を高精度に測定することができる真空成膜装置での基板温度測定方法、及び該方法に用いることができる真空成膜装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る基板温度測定方法は、内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得する。
【0010】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えている。
【0011】
このようにすることにより、基板表面に直接温度計を接触させないため、基板に形成される金属膜中に不純物が混入されるのを防止することができる。また、基板ホルダにおける基板が支持される側と反対側の面(他方の面)の温度を測定するため、温度計に膜材料が付着するのを抑制することができ、より高精度に温度を測定することができる。また、絶縁状態で温度測定を行うため、イオンプレーティング法などのように基板ホルダを電極とする真空成膜を行う場合でも、基板温度を測定することができる。更に、予め求められた温度計で測定した温度及び基板温度の相関関係と、成膜中に温度計を用いて検出した温度とに基づいて成膜中の基板温度を測定するため、より高精度に基板温度を得ることができる。
【0012】
また、本発明に係る基板温度測定方法は、内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、該基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得する。
【0013】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えている。
【0014】
このようにすることにより、真空チャンバを一方の電極とし、基板ホルダを他方の電極とする真空成膜装置を用いる場合においても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【0015】
また、上記真空成膜装置において、前記基板ホルダに支持される基板の温度、及び前記温度計を用いて検出される温度の成膜時外に取得された相関関係に関するデータを記憶するための記憶部と、前記温度計を用いて成膜時に検出された温度、及び前記相関関係に関するデータに基づき、成膜時における基板の温度を演算するための演算部とを具備する基板温度検出部を更に備えていてもよい。
【0016】
このような構成とすることにより、成膜時に温度計を用いて検出された温度と、相関関係に関するデータとに基づいて自動的に成膜時における基板の温度を検出することができる。
【0017】
また、上記真空成膜装置において、前記温度計が熱電対であり、該熱電対は、前記真空チャンバの内外に亘って配設され、基板ホルダの前記他方の面に、該基板ホルダとの間に絶縁物を介して温接点が取り付けられていてもよい。
【0018】
このような構成とすることにより、簡単な構成によって、熱電対の出力電圧に基づき基板の絶対温度を高精度に測定することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成の一例を示す模式図である。図1に示す真空成膜装置100は、電気的に接地された真空チャンバ1を備えており、該真空チャンバ1の内底部には、成膜材料たるターゲットTを保持させるための坩堝(ターゲット保持部)2が配置されている。また、真空チャンバ1の内部空間の上方には、成膜される基板4を支持するための板状の基板ホルダ3が、一方の面(以下、「下面」という)3aを下向きにして前記坩堝2(即ち、ターゲットT)に対向させ、真空チャンバ1と電気的に絶縁された状態で配置されている。該基板ホルダ3の他方の面(以下、「上面」という)3bには、セラミック,合成樹脂等からなり電気を絶縁する絶縁物5が取り付けられている。
【0020】
真空成膜装置100は、真空チャンバ1の内外に亘って熱電対6が配設されており、該熱電対6の温接点6aは前記絶縁物5に取り付けられ、該温接点6a近傍の絶対温度は、真空チャンバ1の外部にて熱電対6に接続された検出器(基板温度検出部)7によって検出されるべく構成されている。また、前記検出器7は、熱電対6により検出される電圧を温度に変換するための参照データの他、所定のデータを記憶するための記憶部7aと、各種の演算処理を行うための演算部7bと、検出温度等を表示するための表示部7c等を備えている。
【0021】
真空チャンバ1の外部には、RF電源8a及びDC電源8bが備えられている。該RF電源8aが有する2つの出力端のうちの一方と、該DC電源8bが有する正負の出力端のうちの負の出力端とは、共にマッチングボックス9を介して前記基板ホルダ3に接続されている。また、RF電源8aの他方の出力端とDC電源8bの正の出力端とは共に前記真空チャンバ1と等電位に接地されている。前記マッチングボックス9は、負荷側のインピーダンスと電源側のインピーダンスとを整合させるためのマッチング回路(図示せず)を内部に備えている。なお、本実施の形態における負荷側のインピーダンスとは、真空チャンバ1及び基板ホルダ3の間の空間が有するインピーダンスである。
【0022】
真空成膜装置100は、上述したものの他、坩堝2に保持されたターゲットTを蒸発させるべく真空チャンバ1の内底部に配置された電子銃10、真空チャンバ1の内部空間の真空引きをすべく、真空チャンバ1の排気ポートに接続された油拡散ポンプ,ロータリーポンプ等のポンプP、及び、ガラス等の光透過性を有する窓11aが取り付けられて該窓11aを通じて真空チャンバ1の内部を視認可能なビューイングポート11等を備えている。
【0023】
真空成膜装置100を用いて基板4に成膜する場合、本実施の形態では、熱電対6にて検出される温度を利用して基板4の温度を測定する。このため、実際の成膜に先立って、基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得しておく。
【0024】
ところで、本実施の形態においては、実際に成膜を行う場合に、真空チャンバ1の内部にて基板4の温度に影響を及ぼし得る熱源として、主に坩堝2に保持されるターゲットTと基板ホルダ3とが挙げられる。即ち、ターゲットTは、電子銃10から射出される電子ビームを受けて加熱され、輻射熱を放ち、該輻射熱を受けた基板4は加熱される。また、基板ホルダ3は、RF電源8によって高周波の交流電圧が印加されるため、うず電流に基づくジュール熱が発生し、該基板ホルダ3に支持される基板4は加熱される。従って、前記相関関係を取得するためには、前記ターゲットT及び基板ホルダ3を熱源とした場合の基板4への影響を少なくとも考慮することが望ましい。
【0025】
図2は、予め前記相関関係を取得するために用いる真空成膜装置200の構成を示す模式図である。図2に示す真空成膜装置200は、図1に示した真空成膜装置100に対し、ヒータH1,H2と、熱電対12及び検出器13とが更に設けられている。なお、図2にて真空成膜装置200を構成する構造物のうち、図1にて用いられているものと同符号の構造物は、図1にて示した真空成膜装置100を構成する同符号の構造物と同様の構成をなしているため、ここでの説明は省略する。
【0026】
ヒータH1は電熱線等からなる加熱源であり、基板ホルダ3に取り付けられている。該ヒータH1は、真空チャンバ1の外部に設けられた電源(図示せず)から電力を供給されることにより加熱され、基板ホルダ3を加熱することが可能である。従って、ヒータH1を用いて基板ホルダ3を加熱することにより、実際の成膜時においてジュール熱によって基板ホルダ3が加熱される状態を略再現することができる。
【0027】
ヒータH2はハロゲンランプ等からなる輻射熱を発することができる加熱源であり、坩堝2及び基板ホルダ3の間にて該坩堝2の近傍に配置されている。該ヒータH2は、真空チャンバ1の外部に設けられた電源(図示せず)から電力を供給されることにより、基板ホルダ3向きに輻射熱を放つ。従って、ヒータH2を用いることにより、坩堝2に保持されたターゲットTが電子銃10によって加熱される状態を略再現することができる。
【0028】
熱電対12は、真空チャンバ1の内外に亘って配設されており、その温接点12aは、基板ホルダ3に支持された基板3の表面に取り付けられている。また、該熱電対12には、真空チャンバ1の外部にて検出器13が接続されている。従って、基板4の表面の絶対温度は、前記検出器13により検出することができる。また、該検出器13は、信号線によって検出器7との間で接続されている。従って、検出器13にて検出された温度は、前記信号線を介して検出器7へ送信され、該検出器7が備える記憶部7aに記憶させることができる。
【0029】
なお、図2に示す真空成膜装置200を構成する構造物のうち、坩堝2,RF電源8a,マッチングボックス9,電子銃10等は、基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得する際に必須の構造物ではなく、適宜省略することができる。
【0030】
上述したような構成をなす真空成膜装置200を用い、基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得する。初めに、ポンプPを作動し、真空チャンバ1内を真空雰囲気とする。そして、実際の成膜条件と同程度の真空度を確保した状態で、ヒータH1,H2を加熱させる。ヒータH1の加熱温度(加熱温度範囲)は、基板ホルダ3に印加される高周波の交流電圧によって生じるジュール熱を考慮し、適宜決定しておく。ヒータH2の加熱温度(加熱温度範囲)は、実際に成膜する成膜材料に応じ、該成膜材料が蒸発する温度を基準にして予め決定しておく。このような状態で熱電対6,12の温接点6a,12aでの温度を検出器7,13にて夫々検出する。
【0031】
両温度を検出する場合の手順としては、ヒータH1,H2へ夫々電力を供給する図示しない電源の出力電力を段階的に増加させ、各段階毎に温度を検出してもよいし、ヒータH1,H2へ供給する電力を一定として所定のサンプリング周期毎に温度を検出してもよい。また、他の手順に基づいて行ってもよい。
【0032】
図3は、熱電対6,12により夫々得られる温度の相関関係を示す図表である。図3において縦軸は、基板ホルダ3の上面側の検出温度、即ち熱電対6及び検出器7により検出された温度を示し、横軸は、基板4の表面の検出温度、即ち熱電対12及び検出器13により検出された温度を示している。図3では、上述したように段階的又はサンプリング周期毎に検出された両温度の相関関係を、折れ線グラフによって示している。このようにして取得された相関関係についてのデータは、検出器7が備える記憶部7aにて記憶される。
【0033】
なお、両温度の相関関係を示すグラフは、適当な関数を用いて近似したものを用いてもよく、また、実際の成膜条件と、相関関係を取得する際の各種条件とを考慮して、適宜校正を施すことが望ましい。また、上述した手順では、空気の熱伝導率を考慮すべく、初めにポンプPによって真空チャンバ1内を真空雰囲気としているが、必ずしも真空チャンバ1内の真空引きを行う必要はない。
【0034】
本実施の形態においては、図2に示した真空成膜装置200を用い、上述したような手順にて、熱電対6,12により検出される夫々の温度の相関関係を取得しているが、他の方法により、また他の構成をなす真空成膜装置を用いて相関関係を取得してもよい。例えば、基板4の表面に取り付けた熱電対12に換え、真空チャンバ1の外部に放射温度計を設け、該放射温度計を用いてビューイングポート11を介し、基板4の表面温度を検出するように構成してもよい。但し、放射温度計は、物体が発する赤外線量を検出することにより該物体の温度を検出するものであり、検出される温度が相対的なものであること、及び各温度にて発せられる赤外線量は物体を構成する材料成分に固有のものであること等を考慮して、適宜校正する必要がある。
【0035】
次ぎに、成膜中に行う基板4の温度測定について説明する。なお、以下の説明ではターゲットTとして銅やアルミなどの金属を用いた場合について記述する。初めに、図1に示す真空成膜装置100においてポンプPを作動させ、真空チャンバ1内を真空雰囲気とする。この際、大気中の酸素など、反応しやすいガスを効率よく除外すべく、アルゴン等の不活性ガスを導入し、真空チャンバ1内を所定圧力に維持しつつアルゴン雰囲気としてもよい。
【0036】
真空チャンバ1内の真空引きをした後、RF電源8a及びDC電源8bを作動させ、基板ホルダ3及び真空チャンバ1の間に高周波の電界を形成させる。高周波電界が印加された真空チャンバ1の内部空間には、プラズマが形成される。また、電子銃10から電子ビームを射出させ、坩堝2に保持されたバルク状又は粒状の金属を加熱する。加熱された金属は蒸発し、更に、真空チャンバ1内に形成されたプラズマによって励起される。このようにして励起された金属は、DC電源8bによって負にバイアスされた基板4の表面に積載され、成膜が開始される。そして、図示しない膜厚センサ又は適当なレートセンサに基づき、所定の膜厚を達成するまで成膜が継続される。なお、基板4及び坩堝2の間に遮蔽板を設け、成膜条件が整った後に該遮蔽板を退けて成膜を開始するようにしてもよい。
【0037】
上記成膜の間、絶縁物5を介して基板ホルダ3の上面3bに取り付けられた熱電対6と検出器7とによって、該熱電対6の温接点6a近傍の温度が検出される。検出器7では、検出された温度と、予め取得されて記憶部7aに記憶された相関関係に関するデータとに基づき、演算部7bが演算処理することによって、基板4の表面温度が算出される。
【0038】
例えば、成膜中に熱電対6を用いて検出された温接点6a近傍の温度が250度であった場合、図3に示す如くの相関関係に基づき、演算部7bは基板4の表面温度を300度とする演算結果を算出する。そして、該演算部7bは、表示部7cにて前記演算結果を表示する。
【0039】
なお、検出器7に記憶部7a,演算部7b等を備えず、相関関係に関するデータをメモリに記憶しているコンピュータを用い、成膜中に熱電対6により検出された温度に関するデータを該コンピュータへ入力して基板4の表面温度を算出させてもよい。また、本実施の形態では、真空チャンバ1を1つの電極(一方の電極)としているが、真空チャンバ1を電極とせず、該真空チャンバ1内に別個の電極を設けた構成をなす真空成膜装置を用いる場合においても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
(実施の形態2)
図4は、本発明に係る真空成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。図4に示す真空成膜装置300は、高周波スパッタリングを行うための装置であり、実施の形態1における図1に示した真空成膜装置100と一部が同様の構成をしている。但し、図1に示す真空成膜装置100と比してDC電源8bが無く、真空チャンバ1の内底部には坩堝2及び電子銃10に替えてターゲットTが保持されたターゲット保持部14が配置された構成となっている。また、真空チャンバ1の外部にはRF電源16が備えられ、該RF電源16の一方の出力端は、真空チャンバ1の外部に備えられたマッチングボックス15を介して前記ターゲット保持部14に接続され、他方の出力端は真空チャンバ1と等電位に接地されている。なお、図4に示す真空成膜装置300を構成する構造物のうち、図1にて用いられているものと同符号の構造物は、図1にて示した真空成膜装置100を構成する同符号の構造物と同様の構成を成している。
【0040】
本実施の形態に係る真空成膜装置300を用いて成膜を行う場合、ターゲット保持部14に接続されたRF電源16を作動させ、真空チャンバ1内に放電を起こし、アルゴンを主成分とするプラズマを形成させる。形成されたプラズマ中のイオンがターゲットTに衝突し、ターゲットTを組成する成膜材料の原子が弾き飛ばされる。弾き飛ばされた原子(以下、「ターゲット原子」という)は、RF電源8aの作動により負にセルフバイアスされた基板ホルダ3へ引き寄せられ、基板4表面に積載していく。
【0041】
上述したような構成をなす真空成膜装置300において、真空チャンバ1内の基板3の温度に影響を及ぼし得る熱源としては、主に、基板4表面から順に積載していくターゲット原子が有するエネルギと、実施の形態1と同様に基板ホルダ3にて生じるジュール熱とが存在する。従って、真空成膜装置300にて実際の成膜に先立って基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得する際しては、前記ターゲット原子が有するエネルギによる基板4表面からの加熱と、基板ホルダ3にて生じるジュール熱とを考慮することが望ましい。
【0042】
図5は、予め前記相関関係を取得するために用いる真空成膜装置400の構成を示す模式図である。図5に示す真空成膜装置400は、図4に示した真空成膜装置300に対し、ヒータH1,H3と、熱電対12及び検出器13とが更に設けられている。なお、図5にて真空成膜装置400を構成する構造物のうち、実施の形態1における図3にて用いられているものと同符号の構造物は、図3にて示した真空成膜装置300を構成する同符号の構造物と同様の構成をなしており、また、熱電対12及び検出器13は、図2に示したものと同様の構成,配置,接続形態をなしている。
【0043】
ヒータH3はハロゲンランプ等からなる加熱源であり、ターゲット保持部14及び基板ホルダ3の間にて該ターゲット保持部14の近傍に設置されている。該ヒータH3は、真空チャンバ1の外部に設けられた電源(図示せず)から電力を供給されることにより、基板ホルダ3向きに輻射熱を放つ。従って、ヒータH3を用いることにより、ターゲット原子が有するエネルギによる基板4表面からの加熱状態を略再現することができる。
【0044】
なお、図4に示す真空成膜装置400を構成する構造物のうち、RF電源8a,16,マッチングボックス9,15,ターゲット保持部14,及びターゲットT等は、基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得する際に必須の構造物ではなく、適宜省略することができる。
【0045】
上述したような構成をなす真空成膜装置400を用い、基板4の温度と熱電対6にて検出される温度との相関関係を取得する。該相関関係を取得する際の手順は、実施の形態1にて説明した相関関係を取得する手順と略同一である。但し、ヒータH3の加熱温度は、成膜時にターゲット原子が基板4へ与える熱量を考慮して適宜決定しておく。このようにして取得された相関関係は、既に図3にて示したような図表で表される。また、取得された相関関係についてのデータは、検出器7が備える記憶部7aにて記憶される。
【0046】
次ぎに、成膜中に行う基板4の温度測定について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態1と同様にターゲットTとして銅やアルミなどの金属を用いた場合について記述する。初めに、図3に示す真空成膜装置300においてポンプPを作動させ、真空チャンバ1内を真空雰囲気とする。この際、真空チャンバ1内をアルゴン雰囲気としておく。
【0047】
真空チャンバ1内の真空引きをした後、RF電源8a,16を作動させ、アルゴンを主成分とするプラズマを形成させる。形成されたプラズマ中のイオンは、ターゲットTに衝突され、ターゲット原子が弾き出される。弾き出されたターゲット原子は、RF電源8aからの高周波電圧の印加によって負にセルフバイアスされた基板ホルダ3に引き寄せられ、基板4に積載されていく。
【0048】
上記成膜の間、絶縁物5を介して基板ホルダ3の上面3bに取り付けられた熱電対6と検出器7とによって、該熱電対6の温接点6a近傍の温度が検出される。検出器7では、検出された温度と、予め取得されて記憶部7aに記憶された相関関係に関するデータとに基づき、演算部7bが演算処理することによって、基板4の表面温度が算出される。
【0049】
上述したように、高周波スパッタリング装置として用いる本実施の形態に係る真空成膜装置300の場合も、本発明に係る基板温度測定方法を用いることができる。なお、真空成膜の方法には、イオンプレーティング法,スパッタリング法等、様々の方法が存在するが、本発明に係る基板温度測定方法,及び真空成膜装置は、上述した方法以外の真空成膜の方法であっても、基板ホルダを電極として用いる真空成膜時での基板温度の測定に適用することが可能である。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンプレーティング法など、基板ホルダを電極とする真空成膜時においても基板の温度を高精度に測定することができる真空成膜装置での基板温度測定方法、及び該方法に用いることができる真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成の一例を示す模式図である。
【図2】図1に示した真空成膜装置において、基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を予め取得するために用いる真空成膜装置の構成を示す模式図である。
【図3】基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を示す図表である。
【図4】本発明に係る真空成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図5】図4に示した真空成膜装置において、基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を予め取得するために用いる真空成膜装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 真空チャンバ
2 坩堝
3 基板ホルダ
4 基板
5 絶縁物
6,12 熱電対
6a,12a 温接点
7,13 検出器
7a 記憶部
7b 演算部
7c 表示部
8a,16 RF電源
8b DC電源
9,16 マッチングボックス
10 電子銃
11 ビューイングポート
11a 窓
100,200,300,400 真空成膜装置
H1,H2,H3 ヒータ
P ポンプ
T ターゲット
Claims (6)
- 内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、
前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、
成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、
前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、
成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得することを特徴とする真空成膜装置での基板温度測定方法。 - 内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、該基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、
前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、
成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、
前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、
成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得することを特徴とする真空成膜装置での基板温度測定方法。 - 内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、
前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えることを特徴とする真空成膜装置。 - 内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、
前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えることを特徴とする真空成膜装置。 - 前記基板ホルダに支持される基板の温度、及び前記温度計を用いて検出される温度の成膜時外に取得された相関関係に関するデータを記憶するための記憶部と、前記温度計を用いて成膜時に検出された温度、及び前記相関関係に関するデータに基づき、成膜時における基板の温度を演算するための演算部とを具備する基板温度検出部を更に備えることを特徴とする請求項3及び4に記載の真空成膜装置。
- 前記温度計は熱電対であり、該熱電対は、前記真空チャンバの内外に亘って配設され、基板ホルダの前記他方の面に、該基板ホルダとの間に絶縁物を介して温接点が取り付けられていることを特徴とする請求項3乃至5の何れかに記載の真空成膜装置。
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JP2002180214A JP2004018996A (ja) | 2002-06-20 | 2002-06-20 | 真空成膜装置での基板温度測定方法、及び真空成膜装置 |
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JP2005325273A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Dowa Mining Co Ltd | 蛍光体とその製造方法および当該蛍光体を用いた光源並びにled |
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2002
- 2002-06-20 JP JP2002180214A patent/JP2004018996A/ja active Pending
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JP2005325273A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Dowa Mining Co Ltd | 蛍光体とその製造方法および当該蛍光体を用いた光源並びにled |
JP4524468B2 (ja) * | 2004-05-14 | 2010-08-18 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 蛍光体とその製造方法および当該蛍光体を用いた光源並びにled |
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